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Centrale Santé Intégrée

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1. Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 10 8 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 13 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 8 Pertinence Ecrit par un ancien sp cialiste des microcontr leurs au sein d une grosse entreprise et qui enseigne maintenant la programmation pour microcontr leur ce livre est donc une source s re pour comprendre les principes de ce type de programmation 2 2 1 2 Google avec l quation tutorial AND C R sultat Club des professionnels de l informatique Les meilleurs cours et tutoriels 19 Pertinence Developpez com club des professionnels de l informatique propose de nombreux forums tutoriels livres pour apprendre et utiliser le langage de programmation C 2 2 1 8 CIBLE avec l quation langage AND C R sultat KERNIGHAN B W Le langage C norme ANSI Pertinence Ce livre est le premier ouvrage de r f rence du langage C propos par le site ci dessus Club des professionnels de l informatique convenant tout aussi bien l apprentissage du langage ou comme r f rence sur la norme et la biblioth que Cependant bien que cette dition soit tr s r cente septembre 2004 il ne s agit que d une nouvelle pr sentation de l dition de 1997 par cons quent l ouvrage n aborde pas la nouvelle norme C99 Compl ment M thodologie de la programmation en C Norme C 99 API POSIX de Achille Braquela
2. TABLE 2 3 Tableau comparatif des capteurs de temp rature Choix du capteur Le choix s est port sur une thermistance Malgr la relation non lin aire entre la tension et la temp rature elle poss de de nombreux atouts une grande sensibilit une gamme de temp ratures mesurables adapt e nos besoins temp rature du corps humain entre 35 et 45 degr s Celsius une tr s bonne pr cision un prix peu lev ainsi qu un circuit simple r aliser 2 2 2 La taille Afin de mesurer la taille plusieurs m thodes sont envisageables Il est possible de la d ter miner l aide d un capteur infrarouge ultrasons ou encore d un laser A ultrasons Le fonctionnement du capteur a ultrasons est bas sur la r flexion des ondes sonores Il existe des modules comprenant un metteur et un r cepteur plac s sur une plaque L metteur met une onde sonore dont la fr quence est de 40kHz Celle ci est r fl chie par un objet et est ensuite capt e par le r cepteur En mesurant la dur e entre ces deux venements il est possible de calculer la distance s parant l objet du capteur Laser La mesure de la distance l aide du laser se fait par triangulation Les modules laser pour Arduino sont quip s d un laser et d une cam ra Comme illustr sur la figure 2 2 14 il est possible de d terminer la distance D s parant le capteur et l objet en connaissant la distance A distance entre laser et c
3. UNIVERSIT ECOLE LIBRE a POLYTECHNIQUE DE BRUXELLES DE BRUXELLES Centrale Sant Int gr e Projet biom dical BA2 Rapport final BAILLY Manon DAMSKI Lola LECOMTE Marceau MARTINS PINTO Diogo MOUADEN Yasmine POCHET Corentin Groupe 3 Superviseur Benoit Penelle 2012 2013 Table des mati res 1 Introduction au rapport 1 IS RER ETS DES EIST EEN 1 12 D marche suiviel 4 444 1 2 Les mesures 2 ECKE 2 2 1 1 L indice de masse corporelle IMC et la corpulence 2 oe ae ee ee a eee ee ee ee ee So lj 3 oe ane Ba eee See ee ee Boe ee Boe Ge Goes 4 Se gc ey ee oe ae a A eee cet ee Sp ree tees eee see as ates 5 22 1 La temp rature a ars le Era le eed du AE od BEE a RE drogue d 5 eA od Re EA Oe Ba d d pS ee 8 eth as te eee e Hoh i A Re ee ee ee ee ES 10 Re e Gace Ae A oe Gath Bandas EE ee Bt ee 14 15 3 1 Microcontr leur c ae eici RR ss 15 EE 15 AO ue jek ked e deo kruco 4o A hes bo la 15 rr TETTE TT EEE 16 ENEE 16 ee eae a ee a ed a kaa 16 3 6 1 Entr es ee 16 DEE EE 17 18 EES te a ee a eB TT 18 Alla DCH KEEN 18 tte he ees Sh eek As Sano ak ets ads eve Bl Se TE 20 DN 22 NEEN 22 Fed Oe era oe BE OSE CEH a A ORS 23 24 26 Eoo x o ee ee ee das 26 6 1 1 Introduction 26 6 1 2 Gestion de la m moire 26 6 2 cran dei e RI TK a 27 6 3 Connexion l ordinateur Rapatriement des donn
4. cran LCD a un arduino Arduino Tutorial 2 3 4 Capteur de poids et de taille 2 3 4 1 Francais Anglais Automatique Automatic Hauteur Height Ultrason Ultrasonic Poids Weight Jauge de contrainte Strain gauge ScienceDirect avec l quation Measure AND weight R sultat HUDDLESTON Creed 7 Sensor Application Pressure and Load Sensors Pertinence Ce chapitre donne des informations sur les differents types de capteurs Jauge de contraintes et capteur pi zo lectrique et traite des differents problemes qui peuvent tre rencontres lors de l utilisation de ceux ci 19 Voir dans bibliographie documents lectroniques 4 1 n 3 20 Voir dans bibliographie documents lectroniques 4 1 n 17 21 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 14 2 3 4 2 SUMMON avec l quation Strain AND gauge AND microcontroller R sultat STEFANESCU Dan Mihai Handbook of Force Transducers Pertinence Ce document aborde le sujet de nombreux types diff rents de capteurs de force et de leur fonctionnement ce qui nous aidera choisir le n tre 2 3 4 3 Google avec l quation automated AND height AND measure R sultat CUCEU Bogdan MAKHIJA Aditya STAMATOV Dimitar 4 mai 2011 Automated height and weight device for military applications Pertinence Il s agit d un rapport de projet semblable au n tre r alis a l universit d Illin
5. 28 avoir une vue g n rale de l volution de ces mesures Ainsi en transf rant ses donn es vers un ordinateur il sera capable d analyser son historique m dical 6 3 1 Rapatriement des donn es sur l ordinateur Cette phase s opere en deux tapes l utilisateur ex cute un script python sur l ordinateur puis depuis le menu sur 1 Arduino lance le transfert Cependant pour comprendre cet change il est n cessaire de voir comment fonctionne la communication Serial Communication Serial Le protocole Serial est un mode de transfert des donn es dans lequel les informations sont envoy es bit apr s bit L Arduino est dot d un port Serial et est donc capable d interagir avec un ordinateur En Python il suffit d importer une bibliotheque pour pouvoir communiquer en Serial Le mode de fonctionnement d une telle communication est repr sent sur le sch ma suivant Arduino Ordinateur Sketch Arduino Script Python Donn es Serial write serial read FIGURE 6 3 Sch ma de la communication Serial Dans le code qu ex cute l Arduino on lui demande d envoyer un byte qui n est autre qu une des valeurs pr sente dans EEPROM par Serial Les donn es sont envoy es vers l ordinateur et stock es dans une pile Elles s accumulent donc jusqu ce que l instruction doive r cup rer le premi re valeur de la pile ce que fait serial read en Python Celle ci disparait alors et la valeur suivante est p
6. La partie des dizaines correspond l utilisateur et celle des unit s au type de mesure 0 tant le poids 1 la taille 2 le BMI 3 la temp rature et 4 le pouls Par exemple la deuxi me mesure sur la figure correspond la taille du premier utilisateur le nombre associ aux utilisateurs commence 1 et celle ci serait de 200cm 6 2 cran LCD Afin que l utilisateur puisse interagir avec la centrale et s lectionner les tests qu il d sire effectuer l Arduino a t muni d un LCD Ce dernier permet galement de voir les r sultats des diff rentes mesures sans devoir connecter le microcontr leur un ordinateur En dessous du LCD quatre boutons permettent l utilisateur d interagir avec l Arduino Le sch ma illustr par la figure 6 2 permet au lecteur de mieux comprendre les explications qui suivent Le programme contient quatre menus diff rents Choix de l utilisateur permet l utilisateur de s identifier parmi une liste de noms Choix du test permet l utilisateur de choisir quels tests il d sire effectuer R sultats permet l utilisateur de voir les r sultats des diff rents tests Gestion de la m moire permet l utilisateur d effacer la m moire EEPROM ou bien de connecter l Arduino un ordinateur pour extraire les donn es 27 Appuyer bouton gauche MenuO Choix de l utilisateur Appuyer bouton select Menu 3 Gestion de m moire Appuyer bouton gauche Appuyer
7. e module ultrason e module LCD o texte o graphique Calendrier voir site du BAPP Polytech UNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES ECOLE POLYTECHNIQUE Rapport de recherche bibliographique Groupe 3 BAILLY Manon DAMSKI Lola LECOMTE Marceau MARTINS PINTO Diogo MOUADEN Yasmine POCHET Corentin 05 11 2012 Table des mati res 1 2 baier AAA PE ooRR e E JJquIE 2 Les r sultats des recherches bibliographiques 2 217 Dopn es m dicales uc aecenas dona LL DARE Dd nn 2 2 2 Les microcontr leurs et leur programmation 5 2 3 E Arduino et ses pen pl rques uote 7 Les bases de donn es et moteurs de recherche utilis s 14 Se 14 3 2 CV NC UU ee 14 AE OD OA 14 3A PUDNON su sse o UE AGU E kd 14 mo Google ENO E 14 ME Vig 6 100 iii 14 d Techmiuuesde pi 15 ceo nuo a te E 15 A Pen 15 Annexes HIDIOBESDDIUIB a E Ka oE Eneas 16 5 1 D c ments electrOmiguBE uua quete iHi enke ea 16 5 2 Documents classes susci icta eum tea iA Ond dad cau EDO pU E 19 Rapport recherche bibliographique Projet biom dical Centrale Sante Int gr e 1 Introduction Dans le cadre du projet d ann e de Ze Bachelier l Ecole Polytechnique de Bruxelles il tait demand d effectuer des recherches afin de constituer une bibliographie solide sur laquelle se baser en vue de r aliser le projet La Centrale Sant Int gr e et d en r diger le
8. sistance laquelle on mesure la diff rence de potentiel en Ohms Vo la diff rence de potentiel mesur e par l Arduino en Volts et Vs la tension d alimentation en Volts En calculant Ry l aide de cette formule et en rempla ant dans la formule de Steinhart Hart simplifi e nous obtenons la temp rature Test Apr s avoir fait le montage de la thermistance et programm l Arduino pour prendre les mesures n cessaires nous avons r alis des tests afin de d terminer la pr cision du capteur et de l talonner le cas ch ant Proc dure Pour pouvoir tester la thermistance nous avons chauff de l eau l aide d une bouilloire Lorsque l eau avait atteint 40 C nous avons relev la temp rature toutes les 24 secondes l aide d un thermom tre de laboratoire et de la thermistance En portant toutes les donn es dans un tableau Excel nous avons pu obtenir un graphique et d terminer la droite de r gression 3 Sch ma r alis l aide d une image provenant de la source 4 21 R sultats En suivant la d marche expos e au paragraphe pr c dent nous avons obtenu le gra phique suivant en portant sur l axe des ordonn es la temp rature mesur e par le thermo m tre et en abscisse la temp rature mesur e par la thermistance ul Lu P DO p LI l y 1 0223x 0 1686 38 Temp rature mesur e par thermometre C 33 33 38 43 48 53 58 Temp rature m
9. 2 2 4 Le pouls La mesure du pouls se fait par photo pl thysmographie une technique de mesure non invasive fonctionnant l aide d une LED infrarouge et d un d tecteur de lumi re voir figure Ce syst me se place soit au niveau de l index soit au niveau du lobe de l oreille Les globules rouges absorbent la lumi re infrarouge et renvoient une partie des rayons qui est capt e par le d tecteur Les variations de volume sanguin dues aux pulsations du coeur entrainent des fluctuations dans la quantit de lumi re r fl chie On peut ainsi connaitre le pouls du patient gr ce la variation de courant renvoy par le photod tecteur FFT NN FIGURE 2 6 Sch ma du principe du capteur Deux types de capteurs ont t envisag es Un capteur comprenant une LED et un phototransistor prot g dans une coque le TCRT1000 Concevoir un syst me compos d une LED et d une photodiode 3 http embedded lab com blog p 5508 14 Chapitre 3 Th orie lectronique 3 1 Microcontr leur Dans la vie de tous les jours nous utilisons une panoplie impressionnante d objets do t s de microcontr leurs Tous les produits de contr le qui sont automatis s en poss dent Les microcontr leurs ou syst mes embarqu s poss dent certains composants pr sents dans les ordinateurs La structure g n rale est simplifi e par rapport ces derniers et l chelle est diff rente Il y a plusieurs raisons d util
10. abandonn e R cup rer une balance lectronique Si on arrive exploiter et transmettre le signal renvoy par les capteurs d une balance lectronique l Arduino il est possible d obtenir le poids du patient Une balance a t achet e et d mont e afin d avoir acc s aux capteurs Ceux ci ont t branch s en pont de wheatstone et le signal renvoy lors de l utilisation de la balance a t analys l aide d un voltm tre de grande pr cision Les diff rents tests ont d montr une mauvaise reproductibilit des mesures et de grandes interf rences Cette option a donc t abandonn e Transformer une balance m canique en balance lectronique Un potentiom tre est fix au syst me de rotation de l aiguille de la balance la r sistance de celui ci varie donc en fonction du poids appliqu En enlevant la partie sup rieure de la balance m canique et en placant un potentiom tre sur l axe de rotation de l aiguille on peut potentiellement r cup rer le poids de l utilisateur 2 Cf Annexe 10 FIGURE 2 3 Potentiom tre adapt sur une balance m canique Malheureusement le couple exerc par la balance r cup r e n etait pas suffisant pour ac tionner les diff rents potentiom tres qui ont t test s Par contre le couple produit lorsque l utilisateur descend de la balance permet d actionner le potentiometre Il faut donc rembo biner le potentiom tre entre chaque mesure Ainsi on ar
11. an Ar duino capable of displaying the different measurements through an LCD display A computer interface was also concieved allowing users to monitor their parameter s evolution over time The final prototype could be used as a daily health monitor for people with known medical issues as an alternative to a common weighing scale although regular medical visits would still be advised Key Words health medical parameters sensor BMI Body Mass Index Arduino elec tronic device Word limit 257 Chapitre 1 Introduction au rapport 1 1 Introduction Le projet de la fili re biom dicale pour les BA2 de l Ecole Polytechnique de Bruxelles consiste en la conception et la construction d une centrale sant int gr e l Ce dispositif doit permettre de calculer l indice de masse corporelle l aide de la mesure du poids et de la taille Id alement d autres param tres peuvent tre valu s tels que la temp rature et le pouls Le dispositif final doit pouvoir tre utilis quotidiennement ainsi qu tre capable d afficher les r sultats des mesures sur un cran LCD et d enregistrer ceux ci afin de permettre l utilisateur de suivre l volution de ses param tres Le prototype doit tre construit en tenant compte des contraintes budg taires et techniques 1 2 D marche suivie En nous basant sur les constantes habituellement mesur es lors d une visite de routine chez le m decin puis en faisant des recherches
12. cas ch ant de l inflammabilit la compatibi lit r ciproque entre les mat riaux utilis s les tissus et les cellules biologiques ainsi que les liquides corporels en tenant compte de la destination du dispositif le cas ch ant les r sultats des recherches en biophysique ou de mod lisation dont la validit a t pr ala blement d montr e 7 2 Les dispositifs doivent tre con us fabriqu s et conditionn s de mani re mini miser le risque que pr sentent les contaminants et les r sidus pour le personnel participant au transport au stockage et l utilisation ainsi que pour les patients conform ment la destination du produit Une attention particuli re doit tre donn e aux tissus expos s ainsi qu la dur e et la fr quence d exposition 9 1 Lorsque le dispositif est destin tre utilis en combinaison avec d autres disposi tifs ou quipements l ensemble de la combinaison y compris le syst me de raccordement 38 doit tre s r et ne pas porter atteinte aux performances pr vues des dispositifs Toute restriction d utilisation doit figurer sur l tiquetage ou dans la notice d instructions 10 1 Les dispositifs ayant une fonction de mesurage doivent tre con us et fabriqu s de mani re a fournir une exactitude et une constance de mesurage suffisantes dans des limites d exactitude appropri es en tenant compte de leur destination Les limites
13. concernant la difficult de r alisation des dispositifs de mesure de celles ci l aide de capteurs et de microcontr leur nous avons pu concevoir les plans de notre centrale Celle ci est capable de mesurer en plus du poids et de la taille la temp rature et le pouls Dans le pr sent rapport nous commencerons par pr senter chaque mesure effectuer ainsi que les probl mes de sant pouvant tre d cel s d une anomalie d une de ces constantes Pour chaque donn e valuer nous avons envisag diff rents choix de capteurs et s lectionn la solution remplissant toutes nos exigences l aide de tableaux comparatifs Nous pr senterons ensuite le circuit lectrique de chaque l ment de notre centrale Nous conclurons enfin sur les r sultats obtenus ainsi que sur une critique de notre travail et les am liorations possibles 1 voir le cahier des charges en annexe Chapitre 2 Les mesures 2 1 D finition et interpr tation m dicales des donn es mesur es Dans le but de choisir et de comprendre le fonctionnement des capteurs utilis s dans la centrale et d interpr ter les constantes mesur es il est important de visualiser ce qu elles re pr sentent et ce qu elles impliquent 2 1 1 L indice de masse corporelle IMC et la corpulence L indice de masse corporelle permet l aide de la mesure du poids et de la taille d un individu d approximer sa corpulence Il permet donc de d terminer dan
14. de nombreuses interf rences Le m me r sultat a t obtenu avec la LED et la photodiode mais les interf rences taient encore plus grandes 22 Vsensor MONT TCRT1000 5V FIGURE 4 6 Sch ma du fonctionnement du capteur Il a alors t n cessaire d envisager un circuit plus compliqu afin de traiter le signal Ce circuit devait comporter un amplificateur afin d augmenter la valeur du signal et de filtres afin d liminer les interf rences A ce jour aucun circuit n a produit un signal satisfaisant ni avec le TCRT1000 ni avec la photodiode 4 2 Ecran LCD Le module contenant l cran LCD et les boutons tant con u pour l Arduino il suffit de le superposer directement ce dernier Il n y a donc aucun branchement particulier faire FIGURE 4 7 LCD encastr dans sa boite en bois 23 Chapitre 5 Alimentation Dans le cahier des charges il tait galement demand de d terminer le nombre de mesures pouvant tre effectu es avant que la centrale aliment e par une pile de 9V ne soit plus fonc tionnelle En effet il est possible d alimenter l Arduino non seulement travers un ordinateur en connectant le microcontr leur via un port USB ou bien de l alimenter tout de suite partir d une pile Afin que la centrale sant n ait pas besoin d tre connect e un ordinateur une pile a t choisie afin d alimenter l Arduino
15. es sur l ordinateur 6 3 2 Stockage des donn es 6 3 3 Affichage des donn es J Fonctionnement de groupe A Certification C Circuit comple 32 33 34 38 40 41 R sum Nombre de mots 8526 Centrale sant int gr e par Manon Bailly Lola Damski Marceau Lecomte Diogo Martins Pinto Yasmine Mouaden Corentin Pochet Ce projet a pour but de mettre en place un dispositif capable de mesurer plusieurs para m tres d ordre morphologiques et physiologiques tels que le poids la taille la temp rature et le pouls l aide d un microcontr leur Le prototype doit pouvoir calculer l Indice de Masse Corporelle IMC Il doit tre aliment par pile autonome facile d placer et aussi pr senter une interface simple l utilisateur Afin d aboutir au dispositif ad quat des recherches sur les capteurs n cessaires les donn es m dicales mesur es et le fonctionnement des microcontr leurs sont effectu es Les crit res de choix consid r s pour les capteurs sont la pr cision la sensibilit la gamme des mesures l ergonomie le prix et l accessibilit Un Arduino permet l change entre ces capteurs et l interface avec utilisateur Au terme de l ch ance le dispositif se compose d un Arduino d un syst me balance potentiom tre pour la mesure du poids d un capteur ultrason pour la taille d une thermistance pour la temp rature d un capteur optique pour le pouls et d un cran LCD Le tout es
16. et donc les diff rents capteurs Le microcontr leur pouvant tre aliment par une tension de courant entre 7 et 12 volts une pile de 9V a t choisie Cette derni re sera connect e un adaptateur et ensuite deux pins de l Arduino comme le sugg re la figure www arduino cc ANALOG IN Vin 012345 FIGURE 5 1 Alimentation de l Arduino par pile Afin de d terminer le nombre de tests pouvant tre effectu s il a t d cid de proc der de la mani re suivante l aide d un multim tre le courant fourni par la pile a t d termin Lorsque tous les composants sont connect s l Arduino le multim tre affiche un courant de 60 mA Sachant qu une pile de ON peut fournir environ entre 500 et 600 mAh le temps de fonctionnement de la batterie peut tre calcul approximativement De plus sachant qu un test complet Taille Poids BMI et Temp rature se fait en plus ou moins une minute le temps que la pile pourra alimenter l ensemble peut tre calcul e Le nombre d heures que le microcontr leur peut tre aliment par la pile est 600mAh __ 60mA 10h 24 A partir de cela le nombre de mesures pouvant tre effectu es est de 10x3600s __ sos DUU L utilisateur de la centrale sant pourra donc effectuer 600 tests complets 25 Chapitre 6 M moire EEPROM et interface avec l utilisateur 6 1 M moire EEPROM 6 1 1 Introduction L Arduino poss de une m moire appel e
17. projects spring2011 project7 f inal paper pdf gt Derni re consultation 31 10 2012 10 Centers for Disease Control and Prevention 1993 National Health and Nutrition Examination Survey Pulse and Blood Pressure Procedures for Household Interviewers Site Web sur INTERNET lt http www cdc gov nchs data nhanes nhanes3 cdrom nchs manuals pressure pdf gt Derni re consultation 30 10 2012 11 Centers for Disease Control and Prevention 2011 Healthy Weight Adult About BMI Site Web sur INTERNET lt http www cdc gov healthyweight assessing bmi adult_bmi index ht ml Derniere consultation 30 10 2012 12 Club des professionnels de l informatique Les meilleurs cours et tutoriels C Site Web sur INTERNET http c developpez com cours Derniere consultation 31 10 2012 13 Dr FEARNLEY S J Pulse Oximetry 1995 Article sur Internet http www nda ox ac uk wfsa html u05 u05 003 htm 14 HUDDLESTON Creed 7 Sensor Application Pressure and Load Sensors Intelligent Sensor Design Using the Microchip dsPIC Newnes Burlington 2006 Pages 209 227 http www sciencedirect com science article pii B978075067755450 01095 Derniere consutation 30 10 2012 17 15 Institut Scientifique de Sant Publique 2008 Section pid miologie Enqu te de sant belge par interview Site Web sur INTERNET lt https www wiv isp be epidemio epifr CROSPFR HISFR his08fr 9 etat
18. qu il y ait lasers peut tre des perturbations dangereuse pour le cause de la lumi re contact visuel du jour TABLE 2 4 Tableau comparatif des capteurs de distance Choix du capteur Le prix du capteur laser est trop lev et son utilisation est dangereuse en cas de contact visuel il ne convient donc pas notre probl me puisque le budget est limit Le tableau met en vidence la mauvaise pr cision de l infrarouge Par cons quent le capteur ultrasons est le plus adapt Il poss de une bonne pr cision le prix est abordable et son utilisation est facile d l existence de librairies Arduino 2 2 3 Le poids Dans ce chapitre les diff rentes solutions envisag es sont expos es suivies des explications du fonctionnement des diff rents capteurs utilis s Construire une balance Une balance standard est compos e de jauges de contrainte ou de pi zo lectrique en pont de WheatstoneP Ceux ci sont plac s sous une plaque qui r partit uniform ment le poids de l utilisateur sur les diff rents capteurs Il fut donc envisag de se munir de ces capteurs afin de construire une balance de toutes pi ces Des capteurs pi zol lectriques ont t branch s en pont de wheatstone et ensuite un amplificateur op rationnel mais beaucoup d interf rences rendaient impossible la lecture d un signal De plus le syst me de r partition du poids sur une plaque exigeait une grande pr cision cette voie fut donc
19. rapport Pour entreprendre cette recherche bibliographique il a fallu visualiser les diff rentes tapes n cessaires la conception du projet A partir de l une liste des diff rents sujets qui n cessitaient des recherches bibliographiques a pu tre tablie ainsi que les mots clefs associ s Ceux ci ont t recherch s dans divers moteurs de recherche Ce document en livre les principaux r sultats 2 Les r sultats des recherches bibliographiques 2 1 Donn es m dicales 2 1 1 Le poids la taille et l Indice de Masse Corporelle IMC Francais Anglais Etat nutritionnel Nutritional status Indice de Masse Corporelle Body Mass Index Belgique Belgium 2 1 1 1 Google avec l quation tat AND nutritionnel AND Belgique R sultat Institut Scientifique de Sant Publique Section pid miologie Enqu te de sant belge par interview 1 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 15 2 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 11 Pertinence Ce document constitue les r sultats de l enqu te de sant par interview sur la population belge en 2008 effectu e pour l Etat Il s y trouve l IMC Indice de Masse Corporelle moyen de la population belge pour les hommes et pour les femmes Il nous sera donc utile lors de la v rification des r sultats lors des tests sur le prototype ainsi que lors de la r daction du rapport 2 1 1 2 Google avec l
20. varie d un individu l autre mais elle varie galement selon le moment de la journ e laquelle elle est mesur e variation allant jusqu 0 5 C ainsi que selon le type de mesure rectale orale axillaire auriculaire La temp rature tablie comme normale la moyenne de la temp rature de tous les organes est 37 0 2 C le matin et 37 5 0 2 C en fin d apr s midi N anmoins des variations de temp rature plus importantes peuvent tre signe de changements voire de probl mes Augmentation de la temp rature La fi vre Une temp rature d passant 37 2 C le matin ou 37 7 C en soir e peut tre consid r e comme une fi vre Celle ci est dans la plupart des cas due a une maladie infectieuse En effet l hypothalamus partie inf rieure du cerveau dont un des r les est la thermor gulation peut voir lors d une infection sa fonction de r gulation de la tem p rature perturb e La hausse de temp rature peut tre aussi caus e par l hyperthermie L hyperthermie Celle ci se caract rise par une temp rature corporelle d passant 40 C Elle est due au fait que le corps produit ou absorbe plus de chaleur qu il ne peut en dissiper Elle repr sente une menace pour la survie et est consid r e comme une urgence m dicale Ses sympt mes sont des maux de t te de la fatigue de l tourdissement Dans ce cas il est imp ratif de r duire la temp rature corporelle en buvant de l eau fra
21. 3 5 5 Google avec l quation heart AND rate AND measure AND infrared R sultat BABIKER Sharief F ELRAYAH ABDEL KHAIR Liena ELBASHEER Samah M Microcontroller Based Heart Rate Monitor Using Fingertip Sensors Pertinence Le rapport de ce projet porte sur la mesure de la fr quence cardiaque en utilisant un capteur infrarouge sur le bout des doigts 2 3 6 Les capteurs de temp rature Francais Anglais Temp rature Temperature Thermom tre Thermometer 2 3 6 1 ScienceDirect avec l quation Infrared AND thermometer R sultat BAURA G Chapter 12 Thermometer Medical Device Technologies 20 Pertinence Gail BAURA est une ing nieure biom dicale qui a crit un livre sur les diff rentes technologies utilis es en m decine Un chapitre reprend le fonctionnement des thermom tres notamment les capteurs infrarouges 28 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 16 29 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 4 30 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 5 12 2 3 6 2 Techniques de l ing nieur avec l quation thermom tre AND infrarouge R sultat LE COZE J ROGEZ L Mesure des temp ratures El ments de choix d une cha ne et d une m thode de mesure 31 Pertinence Cet article d crit les diff rentes mani res de mesurer une temp rature et tablit diff rents tableaux de comparaison Cela donne une ma
22. 920nutritionnel p df Derniere visite 30 10 2012 16 JAWAHAR Yousuf 10 avril 2009 Design of an Infrared Based Blood Oxygen Saturation and Heart Rate Monitoring Device These universitaire Hamilton Canada McMaster University PDF sur Internet lt http digitalcommons mcmaster ca cgi viewcontent cgi article 1004 amp context ee4bi6 gt Derni re consultation 23 10 2012 17 LADYADA Arduino Tutorial Site Web sur INTERNET http www ladyada net learn arduino lcd html Derni re consultation le 31 10 2012 18 LE COZE J ROGEZ J Mesure des temp ratures El ments de choix d une chaine et d une m thode de mesure 2010 Site Web sur Internet lt http www techniques ingenieur fr ezproxy ulb ac be base documentaire mesures analyses th1 mesure de temperature 42542210 mesure des temperatures r2518 criteres de choix r2518niv10001 html gt Derni re consultation 30 10 2012 19 Le site sant du Minist re des Affaires Sociales et de la Sant 2012 Canicules et chaleurs extr mes Fiches n 1 5 Mesures de la temp rature corporelle Site Web sure INTERNET http www sante gouv fr fiches no 1 5 mesures de la temperature corporelle html gt Derni re consultation 30 10 2012 20 Melexis MLX90614 Digital plug amp play infrared thermometer in a TO can Site Web sur Internet lt http www melexis com Infrared Thermometer Sensors Infrared Thermometer Sen
23. Ainsi dans la m moire EEPROM 0 correspond 0kg et 240 120kg En ce qui concerne la taille nous avons d j dit plus haut que celle ci se lie directement un entier ce qui signifie que la valeur 0 dans la m moire s associe Ocm et 150 150cm Pour la temp rature nous avons impos 35 C comme z ro de r f rence et 45 C la valeur 100 En effet cette chelle permet de simplifier les calculs De plus les mesures ne doivent normalement pas d passer ces valeurs Par ailleurs la m me pr cision que celles des thermo m tres conventionnels a t utilis e pour la temp rature c est dire 0 1 C Finalement pour 26 le pouls cela se r sout aussi facilement que la taille car ses valeurs sont directement associ es a des entiers Toutefois un probleme reste encore a r soudre comment associer les diff rentes mesures aux diff rents utilisateurs Type de mesure et utilisateur Afin d identifier le type de mesure et l utilisateur qui elle appartient l enregistrement d une prise de donn e se fait sur deux emplacements m moire Le premier donne les informations sur l utilisateur et le type de mesure et le deuxi me donne sa valeur comme indiqu sur la figure 6 1 33 50 11 200 22 126 42 105 1re mesure 2e mesure 3e mesure 4e mesure FIGURE 6 1 Sch ma du syst me d allocation de M moire Ainsi un entier se trouve l emplacement pr c dant un r sultat
24. ED Tout ceci se r alise facilement l aide des librairies Arduino 17 Chapitre 4 Montage lectronique 41 Capteurs 4 1 1 La taille Nous avons choisi comme capteur ultrasons le HC SRO4 gr ce son prix abordable et son accessibilit Montage Le montage du module ne n cessite pas de composant additionnel En effet le capteur HC SR04 contient d j les r sistances et les amplificateurs dont il a besoin dans le circuit imprim sur lequel se trouvent l metteur et le r cepteur ultrasons Il poss de quatre broches deux pour l alimentation VCC et GND et deux pour l actionnement de l met teur TRIG et du r cepteur ECHO Il suffit donc de les connecter sur l Arduino tel que repr sent sur la Figure 4 1 F Le module doit tre aliment par une tension de 5V ER E gx Sa SE JE 6 lt EE FIGURE 4 1 Montage du module HC SR04 Comme mentionn dans le paragraphe sur les capteurs ultrasons il est possible de calculer la distance parcourue par le signal en connaissant l intervalle de temps entre son mission et sa r ception Afin d actionner l metteur il faut envoyer une pulsation lectronique d environ 10us mettre la broche TRIG dans un tat HIGH pendant 10us Durant le temps de parcours de l onde c est dire le temps d un aller retour du 1 Sch ma r alis l aide d une image provenant de la source 4 18 module l objet la broche E
25. EEPROM correspondant un certain nombre d emplacements capables de stocker chacun un byte de donn es La m moire de notre Arduino contient 1024 emplacements Le stockage peut se r aliser gr ce la librairie EEPROM et l aide de la fonction write adresse valeur o l adresse est un entier positif repr sentant l emplacement dans lequel la valeur s enregistre La difficult que nous devons relever consiste trouver une m thode pour associer les valeurs aux types de mesures et aux diff rents utilisateurs dans la gestion du stockage 6 1 2 Gestion de la m moire Les r sultats des mesures Un float est cod sur 32 bits ce qui correspond quatre bytes Deux choix s offrent nous soit stocker des floats ce qui prend beaucoup de place sur EEPROM soit trouver le moyen de convertir ces floats en entiers sans causer trop de pertes en pr cision Pour r soudre ce probl me nous avons opt pour la deuxi me solution D une part cela permet d augmenter la quantit de tests pouvant tre effectu s sans devoir brancher Arduino un ordinateur D autre part la pr cision apport e est suffisante par exemple la taille tant mesur e au centim tre pr s elle peut tre stock e uniquement sous forme d entiers cod s sur un byte de 0 255 Les diff rentes mesures sont enregistr es de diff rentes mani res en faisant apparaitre des entiers Pour le poids nous avons pris une pr cision 0 5kg
26. UYEN and Michael R BLACKBURN A simple method for range finding via laser triangulation http www dtic mil cgi bin GetTRDoc AD ADA292529 1995 Derni re consultation 23 11 2012 67 15 Narasimhan RANGANATHAN Vahe SIVACIYAN and Franklin SAKSENA B The Art and Science of Cardiac Physical Examination Contemporary Cardiology Humana Press 2007 16 Gerald RECKTENWALD Temperature measurement with a thermistor and an arduino http web cecs pdx edu eas199 B howto thermistorArduino thermistorArduino pdf 2010 Derni re consultation 14 11 2012 17 Portland State Aerospace Society Negative temperature coefficientthermistors for tem perature measurement http psas pdx edu RocketScience Thermistors pdf 2003 Derni re consultation 20 11 2012 18 Watlow St Louis The watlow educational series book four Temperature sensors www m r c co il Media Doc TechnicalInformation Temp Measuring1 pdf 1995 Derniere consultation 1 12 2012 19 STATISTRONICS STORE Ultasonic ranging module hc sr04 http www hmangas com Electronica Datasheets Sensores HC SR04 2520Ultracsonic 2520Module Derniere consultation 25 10 2012 20 Dan Mihai ATEFANESCU Handbook of force transducers http link springer com chapter 10 100742F978 3 642 18296 9 19 2011 Derni re consultation 30 10 2012 21 Wikipedia Pulse http en wikipedia org wiki Pulse Derni re consultation 13 12 2012 68
27. a 18 4 2 Sch ma du capteur ultrasons 24263 64 44 su aaa su se e 19 4 3 Graphique de la distance obtenu avec Excel 20 44 Montage de la thermistancel 21 45 Graphique obtenu avec Excell u a ENT ENEE EE E EWS a 22 4 6 Sch ma du fonctionnement du capteur 23 4 7 LCD encastr dans sa bo te en bois 23 5 1 Alimentation de l Arduino par pile 4 4 44 na 4 Ua a eR Se RA 24 6 1 Sch ma du syst me d allocation de M moire 27 6 2 Sch ma de la programmation de l cran LUD 28 6 3 Sch ma de la communication Serial lll 29 6 4 Sch ma du stockage des donn es 30 D Interface Graphique ls sss sss s 31 9 1 Photo du prototype ital aus xe Rh RR AN Ree OEE l 35 Gol Cr Comipl t ges sa clk Soe ais dee a 3 e OR Que BOE a E eS AIA e 41 36 Liste des tableaux TTTTTZTTTTTTTTTTZT ET e EELER TT TTT d eh Peer do lajn kj TTT TA 37 Annexe A Certifications Un dispositif m dical est un appareil destin effectuer des diagnostics des contr les ou des traitements d une maladie d une blessure ou d un handicap Son action n est pas obtenue par des moyens pharmacologiques ou immunologiques mais elle peut tre assist e par ceux ci La s curit de ces dispositifs m dicaux est indispensable et plusieurs r glementati
28. aible par rapport la moyenne celui ci souffre de brady cardie Il y a plusieurs causes possibles 1 Les causes non cardiaques TABLE 2 2 Table des rythmes cardiaques la bradycardie est alors souvent secondaire la prise de drogues ou de m dicaments a l hypothyroidie un d s quilibre lectrolytique des probl mes auto immunitaires 2 Les causes cardiaques une maladie cardio vasculaire une maladie d g n rative lec trique primaire une isch mie myocardique ou une cardiopathie valvulaire peuvent aussi en tre la cause Si le patient a un pouls trop lev il souffre alors de tachycardie Il y a galement plusieurs causes possibles 1 Les causes non cardiaques d excitants caf ine amph tamines la tachycardie peut tre due une prise de cannabis ou de certains m dicaments l hyperthy ro die l ingestion ponctuelle de quantit s excessives d alcool du stress ou de l anxi t de la fi vre ou la d shydratation 2 Les causes cardiaques l an mie l embolie pulmonaire ou l insuffisance cardiaque 2 1 3 La temp rature La temp rature corporelle de l homme d signe en g n ral la temp rature moyenne de ses organes Ceux ci fonctionnent de mani re optimale sous une certaine gamme de temp rature Contrairement a la croyance populaire il n y a pas de temp rature pr cise du corps humain En effet non seulement la temp rature
29. alors plus lin aire Il existe deux types de thermistance CTN Thermistance dont la r sistance diminue avec la temp rature CTP Thermistance dont la r sistance diminue avant une temp rature donn e et varie ensuite au dessus d un seuil critique de temp rature La relation entre la temp rature et la r sistance du CTN est donn e par la formule I7 de Steinhart Hart R A B In R C In R3 ou A B et C sont des coefficients qui d pendent de la thermistance La temp rature peut aussi tre donn e par la relation 17 Steinhart Hart simplifi BT R py mnis T o Ro est la r sistance la temp rature T 298 15 K et 6 un coefficient d pendant de la thermistance Ce capteur pr sente galement le probl me d chauffement mais leur grande r sistance entre 1 kQ et 1MQ 25 C permet de n gliger la r sistance des fils du circuit Tableau comparatif Nom du capteur Thermocouple Infrarouge RTD Thermistance Gamme de temp ratures 270 a 2300 50 a 3000 250 a 850 40 a 150 mesurables en C Relation entre la tension Presque lin aire Lin aire Lin aire Non lin aire mesur e et la temp rature Sensibilit 10 50 u C Modulable 0 2 10 Q C 10 100 0 9C Pr cision en C 0 5 5 0 5 1 5 0Olal 0 05 a 1 5 Prix Faible Relativement lev Moyen Faible Accessibilit Oui Non Oui Oui Facilit d utilisation Faible Faible Moyenne Bonne
30. am ra et les angles et 0 l aide de la loi des sinus Le point P1 tant le laser P2 la cam ra et P3 l objet PI PI P2 FIGURE 2 2 M thode par triangulation Infrarouge Concernant l infrarouge la d termination de la distance se fait de fa on analogue celle du laser Le capteur infrarouge se diff rencie par l utilisation d ondes infrarouges au lieu d une lumi re amplifi e Tableau comparatif Afin de d terminer le capteur le plus ad quat pour le dispositif plusieurs crit res doivent tre pris en compte Ainsi une grande importance a t attribu e la pr cision des diff rents capteurs et la facilit d utilisation de ces derniers La distance mesurable fut galement prise en consid ration En effet la plupart des capteurs existants poss dent un petit domaine mesurable Le prix est aussi un crit re important A E C o C yA B 2AB cos sina sind sing 8 Laser Infrarouge Ultrason Distance mesurable 15 122 20 150 2 450 cm Pr cision Erreur lt 5 10 cm 3 mm Prix euros 100 20 4 Utilisation Il n existe pas de La distance peut Gr ce quelques librairies Arduino tre d termin e librairies Arduino afin de d termi gr ce a la diff la d termination de ner facilement la rence de potentiel distances est assez distance mesur e par le facile capteur Remarques L utilisation de Il se peut
31. ariable Lorsque la r sistance du senseur varie la diff rence de potentiel capt e varie galement La thermistance utilis e dans ce projet fonctionne sur ce principe 3 6 Entr es sorties num riques 3 6 1 Entr es Ces entr es sont simplement un moyen de recevoir un signal num rique L information est cod e en binaire sous forme de 0 et de 1 LOW ou HIGH en langage Arduino Sorties De m me les sorties num riques de l Arduino transmettent un 0 LOW 0 volt ou un 1 HIGH 5 volts Ceci permet par exemple de contr ler l allumage d une LED 16 3 7 Pulse Width Modulation Frequency LED High LED Low 1 LED on 3 LED On 2 04mS full cycle FIGURE 3 1 Sorties PWM Les sorties PWM permettent comme le montre la figure 2 1 HI de transmettre un signal num rique constitu de 0 et de 1 donc sous forme de pulsations signal carr La particularit de ce syst me est de pouvoir moduler la dur e d une pulsation donn e Pour reprendre l exemple nonc plus haut un signal comme celui pr sent sur le sch ma permet d allumer et d teindre la LED tr s rapidement Un humain qui regarde la lumi re clignoter aussi rapidement a alors l impression qu elle est allum e en permanence mais avec une intensit plus faible que lorsque le signal transmis est 1 tout moment HIGH 5 volts En variant les dur es des pulsations on peut donc jouer sur lintensit perque de la L
32. bouton droit Appuyer bouton select Menul Choix du Test Menu 3 Gestion de m moire Appuyer bouton gauche Appuyer bouton droit Appuyer bouton select Menu 2 Affichage R sultats FIGURE 6 2 Sch ma de la programmation de l cran LCD Dans le code chaque menu est repr sent par un entier Ainsi le menu qui permet de choisir le nom de l utilisateur est d sign par 0 celui permettant de choisir les tests par 1 et ainsi de suite Les boutons RIGHT et LEFT servent passer d un menu l autre comme le montre la figure a l exception du menu de gestion de la m moire qui lui est accessible a tout instant en appuyant sur SELECT A chaque menu est associ une liste contenant les cha nes de caract res devant s afficher l cran Une variable de type integer permet de parcourir les diff rentes listes Cette variable est incr ment e par le bouton DOWN et d cr ment e par le bouton UP Pour la clart du sch ma ceci n a pas t repr sent A chaque passage d un menu l autre la variable qui parcourt les listes est r initialis e 0 6 3 Connexion l ordinateur Le stockage de donn es dans la m moire EEPROM de l Arduino permet un nombre de mesures relativement important de l ordre de 500 c est dire un peu plus de 100 contr les sant complets Ceci dit ces informations ne sont pas utiles tant que l utilisateur ne peut
33. che en prenant des bains frais en enlevant tout habit ne laissant pas passer la chaleur et de consulter un m decin afin de s assurer que ce n est pas le sympt me d un autre probl me Les menstruations Celles ci sont en effet responsables d une certaine hausse de la temp rature corporelle chez la femme en ge de procr er Cette modification lors de l ovulation due aux hormones cette fois ci favorise la grossesse Diminution de la temp rature L hypothermie On diagnostique l hypothermie quand la chute de temp rature d passe 1 C 2 C par rapport la temp rature normale Celle ci peut tre due une exposition prolong e de l air ou de l eau trop froide mais peut galement tre d clench e m dicalement pour certains traitements N anmoins si elle n est pas contr l e par des m decins l hyperthermie repr sente un danger pour les fonctions vitales du corps tant donn que les organes ne sont pas faits pour pouvoir fonctionner sous une certaine temp rature 2 2 Choix des capteurs 2 2 1 La temp rature Pour la mesure de la temp rature quatre types de capteurs ont t envisag s les thermo couples le thermom tre infra rouge le capteur RTD Resistance temperature detector et la thermistance Leur fonctionnement sera d taill plus bas Pour proc der au choix ces capteurs ont t compar s crit re par crit re afin de s lectionner la solution la plus adapt e aux be
34. cho se trouve dans un tat HIGH voir figure 4 2 La distance peut alors tre calcul e gr ce la formule 19 ty v d gt 2 Ou d est la distance mesur e en m tres ty le temps durant lequel la broche Echo se trouve dans un tat HIGH en secondes et v la vitesse du son en m tres par seconde v 340 m s 10u3 TTL Timing Diagram Trigger Input to Module 8 Cycle Sonic Burst Sonic Burst from Module Echo Pulse Output to User Timeing Circuit Input TTL lever signal with a range in proportion FIGURE 4 2 Sch ma du capteur a ultrasons Tests Apr s avoir branch le module avec l Arduino et programm ce dernier pour qu il renvoie les donn es d sir es nous avons effectu des tests afin de d terminer la pr cision du capteur et de l talonner le cas ch ant Proc dure Pour v rifier la pr cision du capteur nous avons effectu s plusieurs mesures de distances allant de 10 90 cm avec le module HC SRO4 et nous avons entr ces valeurs dans un tableau Excel Ainsi nous avons pu obtenir un graphique et d terminer la droite de r gression R sultats En suivant le d marche expos e au paragraphe pr c dent nous avons obtenu le gra phique suivant en portant sur l axe des abscisses la distance mesur e par l Arduino et en ordonn e celle par le metre 2 http www micropik com PDF HCSR04 pdf 19 Distance cm KE 4n En on ann Distance me
35. d exac titude sont indiqu es par le fabricant 10 2 L chelle de mesure de contr le et d affichage doit tre con ccue suivant des principes ergonomiques en tenant compte de la destination du dispositif 10 3 Les mesures effectu es par les dispositifs ayant une fonction de mesurage doivent tre exprim es en unit s l gales en conformit avec les dispositions de la loi du 16 juin 1970 sur les unit s talons et instruments de mesures 12 1 Les dispositifs comportant des syst mes lectroniques programmables doivent tre concus de facon assurer la r p titivit la fiabilit et les performances de ces sys temes conform ment l utilisation pr vue Dans l ventualit o le syst me se trouve en condition de premier d faut il convient de pr voir les moyens n cessaires pour supprimer ou r duire autant que possible les risques pouvant en d couler 12 3 Les dispositifs raccord s une source d nergie externe dont d pend la s curit des patients doivent comporter un syst me d alarme signalant toute d faillance de cette source 12 4 Les dispositifs destin s surveiller un ou plusieurs param tres cliniques d un patient doivent tre munis de syst mes d alarme appropri s permettant de pr venir l uti lisateur des situations pouvant entrainer la mort du patient ou une d gradation grave de son tat de sant 13 1 Chaque dispos
36. directement dans plusieurs bases de donn es 4 Conclusion Ce travail nous a permis d avoir une vue d ensemble du projet et d anticiper les probl mes qui pourraient survenir plus tard durant la r alisation de celui ci Il nous donne galement une base bibliographique solide pour la r daction du rapport et pour d autres recherches venir dans la suite du projet Mais de mani re plus g n rale un projet comme celui ci nous a permis de nous rendre compte de l importance d un processus de recherche avanc et r fl chit L efficacit s en trouve grandement am lior e ainsi que la qualit des sources et leur pertinence par rapport au projet 15 5 Annexe Bibliographie 5 1 Documents lectroniques 1 Arduino Team Arduino Site Web sur INTERNET lt http www arduino cc gt Derni re consultation 31 10 2012 2 Arduino Team Arduino Playground Python Site Web sur INTERNET lt http www arduino cc playground interfacing python gt Derni re consultation 01 11 2012 3 Arduino Team Liquid Cristal Library Site Web sur INTERNET lt http arduino cc en Reference LiquidCrystal from Tutorial LCDLibrar y gt Derni re consultation le 31 10 2012 4 BABIKER Sharief F ELRAYAH ABDEL KHAIR Liena ELBASHEER Samah M Microcontroller Based Heart Rate Monitor Using Fingertip Sensors University of Khartoum Engineering Journal Vol 1 Octobre 2011 PDF sur Internet lt http e
37. ds anormal Le surpoids est par exemple une cause directe de ma ladie telle que le diab te et augmente significativement le risque de probl mes cardio vasculaires pouvant aller jusqu l AVC Plus le volume du corps irriguer via les veines et les art res est important plus cela demande d efforts au c ur ce qui peut provoquer de l hypertension Or le c ur d un individu en surpoids n a pas t entra n afin d am liorer son endurance contraire ment aux sportifs et peut donc avoir des difficult s suivre le rythme Le sous poids peut galement tre source de probl mes de sant li s dans ce cas ci des carences puisque le m tabolisme soit ne re oit pas soit n assimile pas les nutriments n cessaires son bon fonctionnement Par exemple une carence prolong e en calcium et en vitamines D peut provoquer des probl mes osseux 2 1 2 Le pouls Le pouls est la mesure du flux sanguin Sa valeur permet d estimer le rythme cardiaque Estimation du rythme cardiaque L estimation du rythme cardiaque se fait en comptant le nombre de battements du pouls par minute unit s BPM Battements Par Minute En voici les valeurs normales 21 Nouveau n De 3 De 6 Enfant Enfant gt 10 ans Athl te adulte de 0 3 mois 6 mois 12 mois de 1 10 ans adulte et s nior bien entra n 100 150 90 120 80 120 70 130 60 100 40 60 Si le patient un pouls trop f
38. emble pouvant tre mesur s automatiquement l aide d un syst me microcontr leur Le dispositif doit permettre un affichage et une interaction simple ainsi que proposer une interface vers un ordinateur pour permettre par exemple l exportation des donn es ou proposer un affichage plus complexe graphique historique etc Les objectifs didactiques de ce projet sont multiples e Le probleme propos est concret et n cessite une mise en oeuvre mat rielle et logicielle e Le projet int gre une phase de mod lisation de calibration et de validation Le projet requiert la mise en oeuvre de circuit lectroniques de base ainsi que e dela programmation langage C pour le microcontr leur et langage Python pour l interface PC Le projet vise d velopper les capacit s de communications des tudiants par e l obligation de mettre en oeuvre un r positoire logiciel e la r daction d un rapport remis en fin de projet e la presentation d une d fense orale devant un jury en fin de projet ainsi que e par la tenue d un blog public sur base journali re Description On trouvera ci apr s le cahier des charges minimum que le dispositif devra offrir l utilisateur Le syst me devra permettre l aide d une interface utilisateur ergonomique simple et efficace de d marrer une s ance d acquisition des param tres vitaux repris ci apr s e mesure du poids e mesure de la taille e calcul et affichage du BMI body mass inde
39. esur e par thermistance C FIGURE 4 5 Graphique obtenu avec Excel La droite de r gression obtenue a pour quation Tm 1 0223 T7 0 1686 O Tn est la temp rature modifi e en degr s Celsius et 77 est la temp rature calcul e a partir de la thermistance Apr s cette modification la temp rature mesur e ne diverge que de 0 1 C de la temp rature du thermom tre ce qui est donc une approximation satisfaisante 4 1 3 Le poids Nous nous sommes procur s une balance celle ci fonctionnait l aide de 4 capteurs pi zo lectriques situ s aux quatre coins de la balance Nous avons d branch les fils qui les reliaient au microcontr leur de la balance et les avons branch s en un pont de Wheatstone Malheureusement malgr de nombreux tests aucun r sultat concluant n a t obtenu en effet les valeurs de sortie de tension variaient tr s faiblement avec la variation de poids 1 mV 40kg et la tension initiale n tait pas constante Des lors il a t d cid de se concen trer sur une autre option transformer une balance m canique en balance lectronique Pour le moment aucun avancement n a t fait dans la construction mais nous disposons d ja d une balance m canique fonctionnelle 4 1 4 Le pouls Plusieurs montages ont t envisag s Un montage tres simple a t r alis en placant simplement la LED du TCRT1000 en s rie avec une r sistance Cependant le signal tait tres faible et il y avait
40. get du prototype d crit dans ce pr sent rapport Articles Prix en euros Bois structure 6 Balance 19 99 Potentiom tre T Thermistance 2 99 Capteur pouls 2 95 Capteur ultrasons 3 05 LCD 10 Pile 6 99 Arduino 25 Total 83 97 TABLE 7 1 Budget 32 Chapitre 8 Fonctionnement de groupe Le groupe est compos de six tudiants Le travail a t divis en plusieurs parties les capteurs l interface graphique et la construction Il a d abord fallu identifier les comp tences n cessaires la r alisation du projet savoir la compr hension des composants lectroniques la manipulation de leurs circuits Les t ches ont t r parties en fonction des abilit s de chacun Il a finalement fallu r diger un rapport succinct et pr senter le prototype lors d une repr sentation orale Gr ce des moyens de communication tels qu un partage de fichiers Dropbox www dropbox com un forum un blog et un groupe Facebook il a t simple de s organiser et de se r partir les t ches De plus des r unions structur es gr ce un animateur et un secr taire taient orga nis es toutes les semaines afin de voir l avancement de chacun 33 Chapitre 9 Conclusion Pour conclure ce rapport nous pouvons dire que les r sultats de la conception et de la construction d une centrale sant int gr e auxquels nous avons aboutis sont assez satisfai sants dans
41. ion measuring AND pulse AND arterial AND blood AND pressure R sultat Centers for Disease Control and Prevention National Health and Nutrition Examination Survey Pulse and Blood Pressure Procedures for Household Interviewers Pertinence C est le rapport d une tude sur la sant r alis e par le Centers Disease Control and Prevention du gouvernement am ricain o on y trouve toutes les d finitions et les diff rentes prises de mesures possible du pouls et de la tension art rielle Ce rapport nous aidera a choisir notre type de prise de mesure du pouls 2 1 4 L oxym trie Francais Anglais Oxym trie Oximetry 2 1 4 1 Google avec l quation oximetry R sultat Dr FEARNLEY S J Pulse Oximetry Pertinence Cet article provient du site de l universit d Oxford il traite de l oxym trie et de comment la mesurer On y trouve entre autre la d finition de l oxym trie et la mesure attendue Nous pourrons l utiliser galement lors de la v rification de la v racit des r sultats lors des tests 2 2 Les microcontr leurs et leur programmation 2 2 1 Programmation pour microcontr leurs Francais Anglais Microcontr leur Microcontroller Programmation Programming Langage C C language Tutoriel Tutorial 2 2 1 1 SUMMON avec l quation microcontroller AND programming R sultat VAN SICKLE Ted Programming microcontrollers in C
42. ire 2 2 2 Les microcontr leurs Francais Anglais Microcontr leur Microcontroller Architecture Architecture 2 2 2 1 SUMMON SpringerLink avec l quation microcontroller 1 R sultat MITESCU Marian SUSNEA Ioan Microcontroller in practice 10 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 12 11 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 4 12 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 7 Pertinence Ce livre traite des microcontr leurs dans leur ensemble Bonne source pour une introduction en la mati re 2 2 2 2 SUMMON ScienceDirect avec l quation microcontroller 2 R sultat LIPOVSKI G Jack Introduction to microcontrollers architecture programming and interfacing for the Freescale 68HC121 Pertinence Comme le d crit lui m me l auteur le livre est destin aux lecteurs ayant relativement peu d exp rience dans le domaine Il se focalise sur l aspect architectural des microcontr leurs en rapport avec la programmation 2 2 2 3 SUMMON avec l quation microcontroller AND architecture R sultat DOBOLI Alex CURRIE Edwae H Introduction to Mixed Signal Embedded Design Microcontroller Architecture Pertinence Le chapitre Microcontroller Architecture de cet ouvrage pose les grandes lignes de l architecture d un microcontr leur permettant d avoir une compr hension d ensemble de la compo
43. iser un microcontr leur plut t qu un ordinateur plus petit moins puissant donc consomme moins moins cher 3 2 Architecture g n rale Les ordinateurs et microcontr leurs ont plusieurs aspects en commun le CPU Central Processing Unit c est le c ur de la machine celui qui ex cute le programme de la m moire RAM Random Access Memory pour stocker des donn es variables de la m moire ROM Read Only Memory pour stocker les programmes qui vont tre ex cut s des appareils I O Input et Output pour permettre la communication avec le monde ext rieur Ceci dit beaucoup de d tails peuvent varier dans la composition d un microcontr leur Le type de m moire le nombre de ports certaines options suppl mentaires sont autant d l ments qui conditionnent le prix la taille de l appareil Un exemple d option suppl mentaire est l ADC Analog to Digital Conversion un composant pr sent dans l Arduino 3 3 Arduino Arduino est un projet open source qui rassemble un ensemble d l ments d un cot un circuit imprim comprenant un microcontr leur et de l autre un ensemble d outils permettant d utiliser relativement facilement le hardware Le circuit imprim apporte certains l ments au ATmega328 microcontr leur pr sent sur l Arduino comme un ADC une connexion USB un acc s facilit aux diff rents pins de 15 l ATmega328 une LED un bouton entre aut
44. ispositifs m dicaux Septembre 2011 Classes moyennes et Energie Economie SPF Economie P M E S curit des dispositifs m dicaux selon la l gislation belge http economie fgov be fr entreprises securite_ produits et services Dispositifs medicaux 2013 Derni re consultation 03 03 2013 Centers for Disease Control and Prevention National health and nutrition examination survey Pulse and blood pressure procedures for household interviewers gov nchs data nhanes nhanes3 cdrom nchs manuals pressure pdf 1993 Derni re consultation 30 10 2012 Jesse HALL B and Jean Louis VINCENT Encyclopedia of Intensive Care Medicine Springer Berlin Heidelberg 2012 Jesse HALL B and Jean Louis VINCENT Encyclopedia of Intensive Care Medicine Springer Berlin Heidelberg 2012 E HERMANS J M HENCKENS J K ROELOFS and G FERNANDEZ Fear bradycardia and activation of the human periaqueductal grey Elsevier Inc 2012 Jeremy Using pwm outputs with an arduino and a led http thecustomgeek com 2011 08 30 using pwm outputs with an arduino and a led 2011 Derni re consultation 6 12 2012 Heun SU KIM Stanford Me 117 220 lecture 3 http www stanford edu class me220 data lectures lectO3 lect 3 html 2008 Derni re consultation 16 11 2012 J LOEPPKY A U LUFT C and E FLETCHER R Quantitative description of whole blood co2 dissociation curve and haldane effect Respiration Physiology 51 2 167 181 1983 Hoa G NG
45. itif doit tre accompagn des informations n cessaires pour pou voir tre utilis correctement et en toute s curit en tenant compte de la formation et des connaissances des utilisateurs potentiels et des informations n cessaires pour permettre d identifier le fabricant 39 Annexe B Codes Les codes seront distribu s lors de la pr sentation orale 40 Annexe C Circuit complet Thermistance 10kQ 32 98 i4 DIGT i me Arduino FX Dien lanove Module www arduino cc Ultrason POWER _ ANALOG IN Sv Gnd Vin 012345 boo o0o0j00 oooo Vers Pin Analogue 1 Tous les traits rouges repr sentent des fils connect s au pin 5V de l Arduino Potentiom tre Les traits en noir repr sentent des fils 22k0 connectes au Ground Vers le Pin Analogue 2 FIGURE C 1 Circuit complet 41 Projet BA2 Biomed 2012 2013 Debeir O Centrale sante integree Objectifs Pour valuer l tat de sant d une personne plusieurs param tres sont habituellement utilis s Ces param tres sont d ordre morphologiques et physiologiques On trouvera par exemple le poids la taille le tour de taille l indice de masse corporelle la fr quence cardiaque au repos l oxym trie la temp rature L objectif de ce projet est de faire un inventaire des param tres qui sont habituellement relev s par exemple lors d une visite de routine chez le m decin et d en s lectionner un sous ens
46. journals uofk edu index php engineering article download 14 9 190 gt Derni re consultation 23 10 2012 5 BAURA G Chapter 12 Thermometer Medical Device Technologies 2012 p 257 274 Site Web sur internet lt http www sciencedirect com ezproxy ulb ac be science article pii B9 780123749765000128 gt Derni re Consultation 30 10 2012 6 BENISTY Yves 2008 L oxymetre de pouls PDF sur Internet http sofia medicalistes org spip IMG pdf SpO2 pdf Derni re consultation 21 10 2012 7 BR UER A BRAUN U FRITZ U ROHRBERG M LANGE C WEYLAND W Infrared temperature measurement in the ear canal with the DIATEK 9000 Instatemp and the DIATEK 9000 Thermoguide Comparison with methods of temperature measurement in other body parts 1996 Anaesthesist Zentrum Anaesthesiologie Rettungs und Intensivmedizin Georg August Universit t G ttingen G ttingen lt http www ncbi nlm nih gov pubmed 9012301 gt 16 8 BURHAN UDDIN Ismail SYED FAHAD Akbar Ali ALI ASGHAR Ayaz Avril 2012 Microcontroller Based Automated Body Mass Index BMI Calculator with LCD Display PDF sur Internet http psrcentre org images extraimages 412544 pdf Derniere consultation 31 10 2012 9 CUCEU Bogdan MAKHIJA Aditya STAMATOV Dimitar 4 mai 2011 Automated height and weight device for military applications Projet Universitaire PDF sur Internet lt http courses engr illinois edu ece445
47. l ensemble En effet nous avons obtenus deux capteurs qui fonctionnement correc tement une thermistance qui mesure la temp rature corporelle a 0 1 C pr s et un capteur a ultrasons qui mesure la taille avec une pr cision de 7mm Les r sultats pour la mesure du poids et du pouls sont quant eux encore perfectibles Pour le poids nous avons un syst me de balance et de potentiom tre qui nous renvoie des valeurs encourageantes mais qui n est pas encore assez ergonomique Pour le pouls nous avons un circuit compos de capteurs optiques qui nous offre un signal qu il reste a filtrer correctement De plus nous sommes parvenus synchroniser les capteurs fonctionnels avec l cran LCD de sorte que l utilisateur puisse interagir avec l appareil et l utiliser bon escient Nous avons galement labor un syst me de stockage des donn es afin que Putilisateur puisse se cr er un historique et suivre son volution Pour assembler le tout nous avons mont une structure en bois l g re et pliable sur laquelle nous avons fix tous les composants Une fois les deux derniers capteurs int gr s l appareil pourrait tre test par un chantillon d utilisateurs ce qui permettrait d valuer dans la pratique les am liorations possibles de notre prototype Une question int ressante a se poser a la fin d un projet comme celui ci est que ferions nous diff remment si nous pouvions recommencer depuis le d but Ce qui est c
48. lair c est que nous devrions nous mettre plus tot a travailler directement avec les capteurs En effet nous avons consacr s trop de temps aux recherches sur ceux ci alors que les probl mes principaux rencontr s concernaient plus la mise en place des circuits et des branchements que la compr hension de ceux ci De plus c est toujours lors de test que les probl mes apparaissent Consacrer plus de temps a la construction aurait certainement permis d obtenir des r sultats plus probants pour certains capteurs notamment le pouls De plus toujours au cours de la construction ce qu il aurait certainement fallu faire est de demander plus d aide En tant qu ing nieur il est important de pouvoir se tourner vers la bonne personne capable d aider trouver rapidement une solution ad quate un probl me 34 FIGURE 9 1 Photo du prototype final 35 Table des figures 2 1 Sch ma d un thermocouple standard amp 5 72 M thode par triangulation 44 s s a DE R bow ee eS 8 2 3 Potentiom tre adapt sur une balance m canique 11 24 Int rieur d une souris d ordinateur PS2 22 aoo Ro ass kos a S 12 2 5 Jauge de contrainte a sa pied eee aco Soe kn Y See ed a Rode a de 13 2 6 Sch ma du principe du capteur s ss 14 ul Sorties PIN as kask ka e as alk Gee mob Seba das oo dee ge kadas 17 4 1 Montage du module HC SBUM A uos kom
49. millions de livres et d articles de revues scientifiques Elle constitue donc une base de donn es fiable et complete recouvrant 26 domaines scientifiques et sociaux diff rents 3 3 SpringerLink Cette base de donn es rassemble quelques millions d articles de chapitres de livres d ouvrages de r f rence et de protocoles couvrant vingt branches diff rentes allant de l ing nierie au droit en passant par le business 3 4 PubMed PubMed rassemble plus de 22 millions de r f rences de livres d articles sur le domaine de la m decine et des sciences naturelles 3 5 Google Scholar Ce moteur de recherche permet d effectuer ais ment une recherche sur un domaine dans une base de travaux universitaires Il s y trouve des articles revus par des comit s de lecture des th ses des livres des r sum s analytiques et des articles 3 6 Arduino Ce site qui n est autre que le site officiel de l Arduino regorge d articles de forums et de fiches d aide et d explications concernant l Arduino ses p riph riques ses branchements et son codage 14 3 7 Techniques de l ing nieur Cette base de donn e offre un large choix de documentations et d articles concernant tous les domaines qui peuvent tre utiles l ing nieur 3 8 Summon Summon est un moteur de recherche qui permet de rechercher des documents articles livres dans un large choix de bases de donn es Cet outil permet donc de gagner du temps en recherchant
50. mis disposition de la communaut L id e tant de donner une id e de l avancement du projet au jour le jour en y publiant les sch mas d mos remarques probl mes rencontr s etc La r daction du rapport final pourra bien entendu s inspirer grandement du blog le blog permet quant lui une plus grande souplesse de la pr sentation et du type de donn es pr sent es vid o code source data etc Le blog doit tre tenu r guli rement depuis le d but du projet il ne s agit pas d une mise en ligne d un rapport final Il existe de nombreux sites permettant d hoster votre blog http wordpress com etc R positoire Le projet va in vitablement mener au d veloppement de programmes informatiques Chaque groupe mettra en place un r positoire de code source pour permettre l change d abord en interne entre les membres du groupe mais aussi en externe vis vis des autres personnes int ress es ll existe des outils et des sites tr s utiles pour cela bitbucket ou github pour ne citer que deux des plus connus ressources diteur de circuit en ligne Instrumentation Amplifier with Precision Voltage Reference pulsom tre fournisseur RS components personnes ressource e lectronique Michel Os e e programmation e gestion du projet Laurent Lonys Antoine Nonclerq Arnauld Schenkel mat riel e microcontr leur o arduino o pinguino alternative l arduino bas sur le microcontroleur PIC
51. ns tablir facilement la communication entre notre programme et l arduino Il mentionne qu il existe un module python qu il suffit d importer dans le programme et explique en d tail les diff rentes fonctions en donnant un exemple comment les utiliser 2 3 2 3 Techniques de l ing nieur avec l quation Unix AND gestion AND p riph riques R sultat SOULEMA Philippe Syst me d exploitation UNIX Pertinence Ce document explique l architecture UNIX sous laquelle se basent notamment Mac et Linux Pour nous ce qui est plus important c est la gestion des p riph riques Le document traite cette partie notamment au point 1 3 Gestion des entr es et des sorties 16 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 1 17 Voir dans bibliographie documents lectroniques 4 1 n 2 18 Voir dans bibliographie documents lectroniques 4 1 n 23 2 3 3 L cran LCD Francais Anglais LCD LCD Arduino Arduino 2 3 3 1 Arduino avec l quation LCD R sultat Arduino Team Liquid Cristal Library Pertinence Il s agit de toute la librairie permettant le contr le de l arduino sur le LCD bas sur Hitachi HD44780 Nous l utiliserons donc lorsque nous programmerons la communication via le LCD 2 3 3 2 Google avec l quation Arduino AND LCD R sultat LADYADA Arduino Tutorial Pertinence Ce site pr sente les tapes de l installation lectrique d un
52. ois Les auteurs citent plusieurs m thodes de mesure de la taille ainsi que les inconv nients de ces m thodes Ce document nous aidera galement quant au choix des capteurs 2 3 4 4 Google avec l quation automated AND height AND measure R sultat BURHAN UDDIN Ismail SYED FAHAD Akbar Ali ALI ASGHAR Ayaz Avril 2012 Microcontroller Based Automated Body Mass Index BMI Calculator with LCD Display Pertinence Il s agit d un rapport d un projet pr sent a la ICEECE qui porte sur la conception d un appareil qui calcule le BMI Les auteurs expliquent en quelques mots comment fonctionne la mesure de distances par ultrason 22 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 24 23 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 9 24 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 8 10 2 3 5 Capteur d oxym trie et de pouls Francais Anglais Mesure Measurement Pouls Pulse Oxym trie Oximetry Infrarouge Infrared Digital Digital Fr quence cardiaque Heart rate Capteur Sensor Transducer Mesure Measure 2 3 5 1 ScienceDirect avec l quation Measurement AND Pulse AND oximetry R sultat RUSCH T L SANKAR R SCHARF J E Signal Processing Methods for Pulse Oximetry Pertinence Cet article explique ce qu est l oxym trie et pourquoi c est un param tre important L auteur expose galement une probl matique de la me
53. ons selon les diff rentes sortes d appareils existent En ce qui concerne notre centrale sant int gr e nous devons nous r f rer l arr t royal du 18 mars 1999 relatif aux dispositifs m dicaux Trois services publics sont responsables du contr le des dispositifs m dicaux l Agence F d rale des M dicaments et des Produits de Sant AFMPS le Service Public F d ral SPF Economie P M E Classes moyennes et Energie et l Agence F d rale de Contr le Nucl aire AFCN Ils se r partissent les diff rentes comp tences description dans l annexe XIII de l ar r t royal Les producteurs doivent concevoir et fabriquer les dispositifs m dicaux de telle sorte ce que lors de leur utilisation ils ne compromettent pas la s curit des patients Ils sont r partis en quatre classes selon le risque li leur utilisation description dans l annexe IX de l arr t royal Si un incident survient celui ci doit tre imm diatement signal l AFMPS par les fabri cants les commercants et les m decins Voici quelques exigences essentielles tir es de l annexe I de l arr t royal 5 7 1 Les dispositifs doivent tre con us et fabriqu s de fagon assurer les caract ris tiques et les performances vis es la Section Iere Exigences g n rales Une attention particuli re doit tre apport e au choix des mat riaux utilis s notamment en ce qui concerne les aspects de la toxicit et le
54. quation Body AND Mass AND Index AND definition R sultat Centers for Disease Control and Prevention Healthy Weight Adult About BMP Pertinence C est une fiche r alis e par le Centers Disease Control and Prevention du gouvernement am ricain o on y trouve la d finition et l interpr tation de l IMC De la m me fa on que le document pr c dent celui ci nous sera utile lors des tests et de la r alisation du rapport 2 1 1 3 CIBLE dans la partie sant avec l quation Body AND Mass AND Index R sultat McINTOSCH A Parental Time and Obesity Pertinence C est un livre sur l volution du poids chez l enfant celui ci d fini clairement l Indice de Masse Corporelle et comment l interpr ter au fil des ages Ce livre sera utile l utilisateur pour que celui ci puisse interpr ter les valeurs mesur es 2 1 2 La temp rature corporelle et sa mesure Francais Anglais Temp rature corporelle Body temperature Temp rature Temperature Infrarouge Infrared Thermom tre Thermometer Capteur Sensor Oreille Ear 2 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 11 3 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 6 2 1 2 1 Google avec l quation Temp rature AND corporelle R sultat Le site sant du Minist re des Affaires Sociales et de la Sant Canicules et chaleurs extr mes Fiches n 1 5 Mesures de la temp rature co
55. r te tre r cup r e Dans le sch ma ci dessus un premier serial read va donner 23 et si on le fait une seconde fois 175 C t Arduino Sur l Arduino il suffit de r cup rer les donn es dans la m moire EEPROM afin de les en voyer via le port Serial avec la commande Serial write valeur Tout ceci se d roule lorsque l utilisateur choisit connexion PC dans le menu pr sent par l cran LCD Il y a n anmoins un point garder en compte lors de cette synchronisation il faut que l or dinateur et l Arduino suivent un timing semblable Sinon des donn es risquent d tre perdues dans la pile si l envoi est trop rapide Il y a donc un temps d attente entre chaque envoi depuis l Arduino et entre chaque r ception en Python 29 C t Ordinateur Une fois lanc le script python entre dans une boucle en attendant la premi re valeur en voy e par l Arduino Ensuite il r cup re un un les bytes provenant du microcontr leur avec le m me timing que l envoi pour les transformer en entiers les valeurs envoy es par 1 Arduino sont transform es en ASCII lors du transfert Il ne reste plus qu analyser et traiter ces diff rentes valeurs selon le syst me de stockage des donn es choisi expliqu dans la partie Type de mesure et utilisateur et d crire les r sultats dans les fichiers correspondants 6 3 2 Stockage des donn es Le stockage sur l ordinateur se fait par un syst me de fichier
56. rche suivre afin de choisir notre propre capteur 2 3 6 3 Google avec l quation MLX90614 R sultat Melexis MLX90614 Digital plug amp play infrared thermometer in a TO cane Pertinence Le capteur MLX90614 est commercialis par la compagnie Melexis On retrouve donc sur ce site toutes les caracteristiques li es a ce capteur 31 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 18 32 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 24 13 3 Les bases de donn es et moteurs de recherche utilis s 3 1 Google Ce moteur de recherche connu permet de rechercher facilement et de trouver un bon nombre de sources concernant un sujet Mais le fait que les r sultats des recherches soient tri s rend les sources obtenues plus subjectives due a la non diversification du type de sources trouv es aux premi res pages par exemple Wikip dia se retrouve syst matiquement dans les 5 premiers r sultats De plus il n y a aucune v rification effectu e sur les auteurs des sites visit s les informations peuvent donc tre tout a fait erron es Les sources trouv es a l aide de Google sont donc a prendre avec un regard critique l id al est d utiliser ce moteur de recherche pour se familiariser avec un sujet pour en apprendre les g n ralit s tout en v rifiant qui sont les auteurs des sites visit s 3 2 ScienceDirect Cette base de donn es met a notre disposition plus de 10
57. rence de potentiel proportionnelle 4 la temp rature a Vaide d un d tecteur photosensible Cependant il est susceptible de capter les radiations venant d autres sources de chaleur et celles ci pourraient provoquer des interf rences Les donn es seraient donc fauss es Les capteurs RTD La r sistance des m taux augmente lin airement avec leur temp rature Les capteurs RTD se basent sur ce principe A l aide d un simple diviseur de tension la variation de r sistance du RTD provoque une chute de potentiel qui peux tre mesur e par 1 Arduino et il sera ainsi possible d en d duire la temp rature Cependant ce type de capteur pr sente des d savantages non seulement le passage du courant provoque une perte de chaleur par effet Joule mais en plus la r sistance du capteur 1002 0 C ne varie que peu avec la temp rature approximativement 3 par degr ce qui rend les r sultats plus compliqu s obtenir et moins pr cis Un amplificateur doit donc tre utilis afin d amplifier le signal et obtenir une meilleure pr cision De plus la r sistance des fils utilis s dans les branchements ne sont pas n gligeables par rapport la r sistance du capteur et ce qui fausse donc les mesures Les thermistances Les thermistances utilisent le m me principe que les RTD Cependant la composition des capteurs est diff rente oxydes m talliques et la relation liant la r sistance de celles ci et la temp rature n est
58. res choses D autre part le projet Arduino apporte a l utilisateur une interface facilit e pour program mer le microcontr leur On programme dans un IDE Environnement de d veloppement int gr en langage Arduino du C simplifi qui va ensuite tre inject dans l AT mega328 L IDE se charge de compiler le programme de charger le firmware Arduino ce qui permet au microcontr leur de comprendre le langage Arduino et de l installer sur le microcontr leur 3 4 Entr es et sorties disponibles L Arduino Duemilanove que nous avons a disposition est dot de 14 entr es sorties num riques digital input output dont 6 peuvent tre utilis s comme sortie PWM Pulse Width Modulation voir explications plus bas La plateforme dispose aussi de 6 entr es analogiques analog input 3 5 Entr es analogiques Gr ce l ADC Analog to Digital Conversion les librairies pr sentes dans le firmware Arduino permettent l utilisateur de mesurer une diff rence de potentiel de 0 5 volts l aide d une simple commande Le convertisseur fonctionne en 10 bit c est dire qu il ne peut retourner qu un intervalle comprenant 2 1024 valeurs Ainsi les diff rences de potentiel de 0 5 volts corres 0 0049 volts 5 pondent des valeurs enti res de 0 1023 La pr cision est alors de 1024 Ces entr es sont utiles notamment quand elles sont utilis es avec des capteurs r sistance v
59. rive obtenir des valeurs mais elles sont peu reproductibles les mesures tant effectu es la main pour pouvoir remettre le potentiom tre 0 la pr cision n est pas garantie Interfacer une souris d ordinateur avec une balance m canique Il y a quelques ann es les PC utilisaient des souris dot es d un port PS2 Ce dernier est potentiellement lisible par l Arduino Or la roulette pr sente en dessous de ces souris entraine deux axes x et y dont la rotation est capt e par un syst me optique voir figure 2 4 Ainsi un de ces axes peux tre utilis comme l quivalent d un potentiom tre ne pr sentant aucune r sistance m canique 11 FIGURE 2 4 Int rieur d une souris d ordinateur PS2 Une souris avec un port PS2 a t d mont e et les connexions ont t tablies avec l Ar duino en suivant le mode d emploi d une librairie Arduino Cependant aucun r sultat n a t obtenu Plusieurs problemes peuvent en tre la cause souris cass e probable librairie Ar duino incompatible mauvais branchement N ayant pu trouver d autres souris de ce type nous nous sommes concentr s sur le potentiom tre Capteurs utilis s Potentiom tre C est une r sistance dont on peut faire varier la valeur en fournissant un travail m canique soit de rotation soit de translation Jauge de contrainte Le fonctionnement d une jauge de contrainte est bas sur le ph no m ne du changement de la r sis
60. rmique 1977 Villeurbanne Simep 4 KERNIGHAN B W Le langage C norme ANSI 1997 Paris Editions Masson 280 p 19 5 LIPOVSKI G Jack Metrowerks Firm CodeWarrior development studio for Motorola HC S 12 microcontrollers Introduction to microcontrollers architecture programming and interfacing for the Freescale 68HC12 2004 6 McINTOSCH A 2006 Parental Time and Obesity Hauppauge N Y Nova Science Publishers 7 MITESCU Marian SUSNEA Ioan Microcontroller in practice 2005 Springer series in advanced microelectronics 18 Berlin New York Springer 8 VAN SICKLE Ted Programming microcontrollers in C 2001 Embedded technology series Eagle Rock Calif LLH Technology Pub 20 Bibliographie 12 13 14 Alex BERTHOLET Jauges d extensom trie http sites uclouvain be gce docs 2007 Derni re consultation 15 11 2012 Marc BINDER D Nobutaka HIROKAWA and WINDHORST Uwe Encyclopedia of Neuroscience Springer Berlin Heidelberg 2009 Ismail BURHAN UDDIN Akbar Ali SYED FAHAD and Ayaz ALI ASGHAR Micro controller based automated body mass index bmi calculator with lcd display psrcentre org images extraimages 412544 pdf Avril 2012 Derni re consultation 31 10 2012 Dano Beavis audio research http www beavisaudio com Derniere consultation 23 11 2012 Classes moyennes et Energie Economie SPF Economie P M E R glementation relative aux d
61. rporelle Pertinence C est le site du minist re de la sant francais c est donc une source o se trouve des informations g n rales concernant la temp rature Il nous servira lors des tests afin de v rifier la v racit de nos mesures 2 1 2 2 CIBLE dans la partie sant avec l quation temperature R sultat HOUDAS Y GUIEU J D La fonction thermique Pertinence C est un ouvrage scientifique concernant la temp rature corporelle et sa r gulation Il nous sera utile pour la r daction du rapport 2 1 2 3 PubMed avec l quation infrared AND thermometer AND sensor AND ear R sultat BRAUER A BRAUN U FRITZ U ROHRBERG M LANGE C WEYLAND W Infrared temperature measurement in the ear canal with the DIATEK 9000 Instatemp and the DIATEK 9000 Thermoguide Comparison with methods of temperature measurement in other body parts Pertinence C est un article m dical concernant la prise de temp rature dans l oreille par infrarouge qui donne des conseils d utilisation pour ce type de thermom tre 2 1 3 La tension art rielle et le pouls Fran ais Anglais Pouls Pulse Tension art rielle Arterial blood pressure Mesurer Measure Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 19 5 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 3 6 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 7 2 1 3 1 Google avec l quat
62. s Chaque utilisateur correspond un fichier dans lequel les mesures sont rang es en colonnes Par exemple la premi re colonne correspond la taille 0 txt 1 txt 2 txt 3 txt Taille FIGURE 6 4 Sch ma du stockage des donn es Ainsi dans Matlab il est ais de r cup rer ces informations en vue de les afficher dans Vinterface graphique 6 3 3 Affichage des donn es L interface graphique cr e avec Matlab permet d afficher l historique des donn es des uti lisateurs Grace l outil GUIDE pr sent dans Matlab Il est relativement facile de mettre en place une GUI Graphical User Interface Nous avons d cid de mettre les diff rentes mesures dans le m me graphique bien qu il soit possible de n afficher qu une mesure pour plus de pr cision afin de pouvoir tablir une corr lation entre les donn es Ainsi l utilisateur pourra remarquer en un coup d oeil que son pouls au repos ainsi que son poids ont diminu depuis qu il commenc faire du sport 30 eoo interface File Corentin R cup rer les donn es 200 M Taie JP M Poids 1E M oui 140 _ Temp rature val Pouls Es B 80 60 Afficher 40 20 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 FIGURE 6 5 Interface Graphique Sur la figure ci dessus les donn es ont t g n r es al atoirement et ne repr sentent donc aucunement l volution d un humain 31 Chapitre 7 Budget Voici le bud
63. s la plupart des cas si celui ci est en sous poids en surpoids voire ob se ou s il se trouve dans les normes Cet indice se calcule l aide de la formule 3 suivante poids kg taille m Le tableau 7 ci dessous permet d interpr ter cette valeur Valeur de PIMC Corpulence lt 18 5 En sous poids 18 5 25 En bonne forme 25 30 En surpoids gt 30 Ob se TABLE 2 1 Indice de Masse Corporelle Bien que l IMC soit un bon outil pour surveiller son poids il n est pas fiable dans tous les cas En effet dans le calcul de celui ci ni la masse musculaire ni la quantit d eau pr sente dans le corps ne sont pris en compte or une trop forte corpulence est directement li e une quantit de tissus adipeux trop importante I existe donc des individus en parfaite sant phy sique plus muscl s que la moyenne ayant le m me IMC que d autres ayant de l embonpoint Il est donc important de ne pas se fier uniquement a cet indice et de v rifier par d autres outils de mesure la quantit de tissus adipeux dans le corps par rapport celle des tissus musculaires ou la quantit d eau retenue par exemple Par ailleurs il existe d autres calculs plus compliqu s prenant en compte les mensurations et le sexe du patient qui offrent une approximation plus exacte de la corpulence Surveiller sa corpulence est essentiel pour rester en bonne sant En effet de nombreux probl mes sont li s a un poi
64. sition de ce dernier 2 3 L Arduino et ses p riph riques 2 3 1 L Arduino Francais Anglais Arduino Arduino 2 3 1 1 Google avec l quation Arduino R sultat Arduino Team Arduino Pertinence Site officiel de l Arduino o se trouve la majorit des informations concernant l Arduino et ses applications 13 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 5 14 Voir dans bibliographie documents classiques 5 2 n 2 15 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 1 2 3 2 Le branchement de l Arduino un ordinateur Fran ais Anglais Communication Communication Port Port Gestion Management P riph riques Peripheral 2 3 2 1 Google Scholar avec l quation communication AND windows AND USB AND ports R sultat AXELSON Jan USB Complete Everything you need to develop USB peripherals 6 Pertinence Ce document traite de la communication avec l arduino l aide d un programme python Il aborde galement la communication entre l ordinateur et un p riph rique connect par USB Il pourra tre utile donc vers la fin du projet lorsqu il faudra utiliser les principes et outils ci dessus 2 3 2 2 Google avec l quation python AND communicate AND arduino R sultat Arduino Team Arduino Playground Python Pertinence Le site web mentionn est tr s int ressant puisque il explique comment nous pouvo
65. soins du projet Les r sultats ont t rassembl s dans un tableau Les thermocouples Les thermocouples utilisent un effet thermo lectrique appel effet Seebeck Lorsque deux m taux diff rents sont joints et que leurs jonctions sont a des temp ratures diff rentes un voltage thermo lectrique apparait et un courant circule Une des jonctions fait office de capteur et l autre est maintenue temp rature constante afin de servir de r f rence La relation entre le voltage et la temp rature mesur e est lin aire dans un intervalle de temp rature restreint d pendant des m taux utilis s dans le thermocouple Lorsque les valeurs se situent en dehors de ce domaine un d veloppement en s rie est requis pour approximer la temp rature celui ci est d fini par 18 Ve av o les coefficients a d pendent du thermocouple Ces capteurs posent plusieurs probl mes En effet une des jonctions doit tre maintenue temp rature constante et un effet Seebeck parasite peut apparaitre entre le thermocouple et les fils du microcontr leur si ceux ci sont constitu s d un m tal diff rent de celui du capteur Voltmeter Measuring Reference Junction Hot Junction Cold Dissimilar Heat Metal Wires Saurce FIGURE 2 1 Sch ma d un thermocouple standard I8 Le capteur infrarouge Le capteur infrarouge pointe dans une direction donn e capte les radiations thermiques mises par cet endroit et induit une diff
66. sors MLX90614 615 aspx gt Derni re consultation 30 10 2012 18 5 2 21 ROLLY G VERSICHELEN L Oxym trie de pouls Annales Francaises d Anesth sie et de R animation Volume 8 Issue 3 1989 Pages 171 174 PDF sur Internet lt http www sciencedirect com science article pii S075076588980099 1 gt Derni re consultation 21 10 2012 22 RUSCH T L SANKAR R SCHARF J E Signal Processing Methods for Pulse Oximetry Comput Biol Med Vol 26 No 2 pp 143 159 1996 PDF sur Internet http www sciencedirect com science article pii 0010482595000496 gt Derni re consultation 21 10 2012 23 SOULEMA Philippe 10 f vrier 1997 Syst me d exploitation UNIX PDF sur Internet lt http www techniques ingenieur fr base documentaire technologies de l information th9 systemes d exploitation 42305210 systeme d exploitation unix h1528 gt Derni re consultation 17 10 2012 24 STEFANESCU Dan Mihai Handbook of Force Transducers 2011 Springer Berlin Heidelberg lt http link springer com chapter 10 1007 2F978 3 642 18296 9 19 gt Derni re consultation 30 10 2012 Documents classiques 1 AXELSON Jan USB Complete Everything you need to develop USB peripherals 2005 Lakeview Research LLC 2 DOBOLI Alex CURRIE Edwae H Introduction to Mixed Signal Embedded Design Microcontroller Architecture 2010 New York Springer 3 HOUDAS Y GUIEU J D La fonction the
67. sur e par l Arduino cm Distance mesur e parle m tre FIGURE 4 3 Graphique de la distance obtenu avec Excel La droite de r gression obtenue a pour quation dm 0 9887 dy 0 732 Ou d est la distance corrig e en m tres et dy la distance mesur e avec le capteur en m tres Grace cette modification le prototype est capable de mesurer la distance avec une pr cision de 7mm Cette derni re est sup rieure a celle donn e par le fabriquant 3mm Pour connaitre la vitesse exacte du son au moment de la mesure un syst me d tallonage a t mis en place Ainsi avant de prendre la mesure le capteur calcul le temps mis pour parcourir une distance connue et fixe ceci permet de connaitre la vitesse du son et d avoir une mesure de la hauteur la plus pr cise possible 4 1 2 La temp rature Pour mesurer la temp rature nous avons donc choisi une thermistance de 10 kQ a 25 C et dont le est de 3988 K Montage Pour r aliser le montage ad quat nous avons utilis deux r sistances de 10kQ et une thermistance de 10k0 25 C La formule suivante permet d avoir une bonne pr cision dans un certain domaine de temp rature p p B Am Ro Ty Tue 21 Ty e 2T e Ri B p Ty e IR Tue a O Ro est la r sistance de la thermistance la temp rature To en Ohms la resistance aux bornes de laquelle on va mesurer la diff rence de potentiel avec l Arduino en Ohms 8 une constante caract ristique de la
68. sure de l oxym trie en utilisant des diodes et en donne la solution L article contient galement des quations qui nous seront utiles pour la calculer 2 3 5 2 ScienceDirect avec l quation Oxym trie AND Pouls R sultat ROLLY G VERSICHELEN L Oxym trie de pouls 26 Pertinence Cet article aborde de mani re simple et en fran ais l oxym trie de pouls et comment la mesurer 2 3 5 3 Google avec l quation mesure AND oxym trie AND pouls AND infrarouge AND digital R sultat BENISTY Yves 2008 L oxym tre de pouls 25 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 22 26 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 21 27 Voir dans bibliographie documents lectroniques 5 1 n 6 11 Pertinence Le rapport explique de mani re assez g n rale comment calculer l oxym trie mais fournit n anmoins une image claire illustrant comment sont dispos es les diff rentes composantes du capteur oxym trique 2 3 5 4 Google avec l quation heart AND rate AND measure AND infrared R sultat JAWAHAR Yousuf 10 avril 2009 Design of an Infrared Based Blood Oxygen Saturation and Heart Rate Monitoring Device 8 Pertinence Le pr sent document aborde la r alisation d un capteur d oxym trie et de fr quence cardiaque L auteur se penche galement sur la facilit d utilisation de celui ci d o la pertinence lev e de ce document pour notre projet 2
69. t assembl sur une structure centrale Mots cl s Arduino Capteurs Interface IMC Sant Nombre de mots 167 R sum Building a Microcontroller Based Health Station by Manon Bailly Lola Damski Marceau Lecomte Diogo Martins Pinto Yasmine Mouaden Corentin Pochet The aim of this project was to design a device able to measure medical parameters such as heart rate body temperature weight height and thus Body Mass Index BMI These para meters are fundamental because they allow the detection of health problems like obesity or hypertension Measurements were made using different sensors connected to an Arduino mi crocontroller Having a limited budget of 120 euros the selected sensors had to meet certain criteria including precision and price To compute height an ultrasonic sensor was chosen Re garding temperature a thermistor best met the desired criteria and for weight it was decided to use an old mechanical weighing scale s mechanism and using a potentiometer to output the weight The measurement of the heart rate was done using an infrared LED and a photode tector Tests showed that the selected components for temperature and height were working as expected and the results proved to be as accurate as needed Concerning the weighing scale it is not user friendly yet although the measurements seem to be quite satisfying Regarding the heart rate no usable signals have yet been obtained All components are connected to
70. t pas garantie Le prix est relativement lev car il faut acheter tous les composants Utiliser le m canisme d une balance Prix abordable Bonne pr cision Les propri t s des capteurs sont inconnues Souris d ordinateur avec Pas de frottement Difficile interfacer balance m canique Peu cher et obtenir Prix faible possibilit de N cessit de d monter Transformer une balance faire de la la balance et de la m canique en balance r cup ration modifier afin de lectronique Circuit simple permettre l utilisation d un potentiom tre R sistance m canique du potentiom tre TABLE 2 5 Tableau comparatif des options de mesure du poids 13 Conclusion Apr s l chec de la premi re id e r cup rer le signal d une balance a capteurs pi zo lec triques l utilisation d un potentiom tre qui serait fix sur l axe d une balance m canique sem bla tre la solution la plus faisable Une mani re de mesurer le poids a partir du potentiometre a t trouv e bien qu approxima tive Celle ci requiert la participation de l utilisateur celui ci doit se placer sur la balance retirer le potentiometre pour le remettre a z ro et en ensuite le replacer La mesure se fait alors lorsque l utilisateur descend de la balance En effet le couple de retour de la balance est assez lev pour faire tourner le potentiom tre et donc obtenir une mesure
71. tance d un conducteur en fonction des contraintes qui lui sont impos es Elle est constitu e d un fin fil conducteur de l ordre de quelques microns agenc comme illustr sur la Figure 2 3 12 en noir Les fils de la jauge de contrainte sont align s dans la direction de d formation 12 BACKING ENCAPSULATION COPPER COATED TABS FIGURE 2 5 Jauge de contrainte La r sistance du fil est donn e par l quation T L R p S O R est la r sistance en Ohm p la r sistivit en Ohm m tres L la longueur du fil en m tres et s sa section en m tres carr s Son longation entraine donc une augmentation de la r sistance Capteur Pi zo lectrique Le capteur pi zo lectrique est bas sur la propri t de certains l ments comme par exemple le quartz se polariser lectriquement lorsqu ils sont soumis A une contrainte m canique Inversement lorsqu on place un mat riau pi zo lectrique dans un champ lectrique ce dernier peut effectuer un travail m canique La premi re propri t est celle qui s applique une balance Tableau comparatif Afin de s lectionner la solution la plus adapt e la mesure du poids au sein de la centrale un tableau de comparaison a t tabli dans lequel se trouvent les avantages et les inconv nients de chaque m thode Avantages Inconv nients Construire une balance Fonctionnement de la balance connu La pr cision de la balance n es
72. thermistance en degr s Kelvins T la temp rature laquelle la r sistance de la thermistance vaut Ry en degr s Kelvins Ty la temp rature la plus grande du domaine en degr s Kelvins et 77 la temp rature la plus basse du domaine en degr s Kelvins En tenant compte du fait que la temp rature corporelle se trouve dans un domaine de valeurs allant de 36 C a 42 C la r sistance a laquelle la diff rence de potentiel est mesur e 20 peut tre d termin e Pour faciliter les calculs nous avons pris comme borne inf rieure 35 C et comme borne sup rieure 45 C En injectant toutes les valeurs dans la formule nous trouvons Ry 5kQ N ayant pas de r sistance de 5k0 nous avons mis deux r sistances de 10 kQ en parall le pour obtenir une r sistance quivalente 5k Nous avons alors mont la thermistance et les deux r sistances en parall le de facon a obtenir un diviseur de tension comme le sugg re la Figure 4 3 P pom pom lon oo lon no 4 REMOd PR ESTE TT A wOULNpay X 22 0uLnp re MAM posos ooopo 000 E a s E e m NI SONY FIGURE 4 4 Montage de la thermistance En analysant le montage nous avons pu tablir une relation entre la diff rence de potentiel mesur e avec l Arduino et la r sistance de la thermistance Nous obtenons donc V ko Vtc 1 IG O Rr est la r sistance de la thermistance la temp rature recherch e en Ohms R la r
73. x e tre utilisable par tous En outre le dispositif doit tre autonome e affichage autonome e alimentation par piles e facilement d placable Le prototype devra tre bien d crit en particulier en terme de consommation et d autonomie e estimation de la dur e de vie des piles en veille et estimation du nombre maximum de mesures e estimation de la pr cision et de la reproductibilit des mesures e plans de r alisation de qualit e logiciel mis en oeuvre bien comment Bien entendu les options reprises ci dessus peuvent tre tendues il faut faire preuve d imagination e param tres optionnels par ex o oxym trie sanguine fr quence cardiaque temp rature corporelle tour de taille Body adiposity index O Oo O O e fonctionnalit s supl mentaires o enregistrement de chaque examen dans une base de donn e date et heure o extraction des donn es vers un pc affichage graphique o reconnaissance automatique de l utilisateur parmi un nombre limit par exemple une famille Le sch ma ci dessous reprend quelques caract ristiques de base que devrait offrir le prototype d velopp 1 Conway JM Norris KH Bodwell CE 1984 A new approach for the estimation of body composition Infrared interactance The American journal of clinical nutrition 40 6 1123 30 PMID 6507337 e LCD display user interface A N analog front end PC Blog Lors du projet tout sera consign sous forme de blog

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